DO10.13374斤.is00153x.20l.03.012 第33卷第3期 北京科技大学学报 Vo133 No 3 2011年3月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Mar 2011 冶炼超低碳钢内部脱碳机理及控制工艺 李崇巍☒成国光》王新华D 朱国森2》崔爱民》 1)北京科技大学治金与生态学院北京1000832)首钢迁钢有限责任公司，唐山064400 区通信作者.Ema!lichorgwei423@ah9cmm 摘要为了研究H真空处理过程脱碳反应速率及其影响因素，并有效地控制超低碳钢在阳真空处理过程中碳含量的变 化.根据热力学，动力学原理建立了RH真空处理脱碳数学模型，通过R田真空处理脱碳数学模型研究了内部脱碳反应深度和 脱碳速率之间的关系.模型计算结果表明，反应深度的变化和内部脱碳的反应速率是相对应的，采取预真空操作，提升了反应 深度.淡化了前期脱碳转折点的影响。加速了前期的脱碳反应。并在RH处理后期找到了内部脱碳向表面脱碳转变的时间临 界点 关键词炼钢：低碳钢：脱碳；数学模型 分类号TF7694 Internal decarburization m echan ism and control technology ofRH treatm ent for ultra low carbon steel LI Chongwep CHENG Guaguang)WANG X n hua ZHU Gua se?)CUIAim i) 1)SchoolofMeta llugical and Ecobgical Engmeering University of Science and Technopgy Be ijing Beijing 100083 Chna 2)ShougngQi a Ion and SteelCo Ld.Tangshan (64400 Chna Comespanding author Emal lichongwei 423@yahoo com cn ABSTRACT In oder o sudy he reacton rate ofRH vacuu decarburizaton and its nfuecing facprs and effectively contol the change n carbon content ofu ltra low carbon steel in theRH vacuum treament process am ahematicalmodel ofRH vacuum decarburi zation was estab lished a he basis of thek netc and themalynamic theorjes A reltionshp beween the reacton depth of intemal de carburization and the decarburizaton reacton rate was sud ed by he RH vacuum decarburizaton model The cakulated results of his molel show hat the change in reaction depth is correspondng p the decarburization reaction rate Takng a pre vacuum operation can increase the reaction dep b decrease the mpact of he early decarbonizaton uming pont and accelerate he decarburization reaction in the eary sage The critical pont of tie from intemal to surface decarbonization is found out n he ate of RH treament KEY WORDS steemaking pw carbon steel decarburizaton mathematicalmodes 对于超低碳钢，高效F精炼要求碳质量分数 要为内部脱碳，后期转为表面脱碳，如何确定转折点 ≤0003%，精炼时间控制在15m以内，H脱碳 极为重要.本文从内部脱碳反应深度角度出发，找 深处理作为最主要的精炼模式，其脱碳反应一般考 到了内部脱碳向表面脱碳转变的临界点. 虑发生在四个地点：真空室内钢液自由表面、氩气泡 Kuwabara等认为内部脱碳深度是随时间延 表面、真空槽钢液内部山与飞溅液滴表面.但是， 长而逐渐降低的，期间不会出现波动性变化： 钢液内部脱碳在整个脱碳过程中的脱碳量所占比重 Masam itst等l认为脱碳深度随时间延长会出现一 最大！)，其反应速率与真空室内钢液面下钢水碳氧 峰值，没有考虑钢液中气泡克服表面张力的临界压 反应深度密切相关，因此研究内部脱碳的反应深度 力值，所得到的脱碳反应深度偏大，并且没有给出影 对研究内部脱碳机理有重要意义.R处理前期主 响其深度变化的工艺参数.本文针对以上缺陷，进 收稿日期：2010-05-25 基金项目：“十一五"国家科技支撑计划资助项目(N93A13)第 33卷 第 3期 2011年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.33 No.3 Mar.2011 RH冶炼超低碳钢内部脱碳机理及控制工艺 李崇巍 1) 成国光 1) 王新华 1) 朱国森 2) 崔爱民 2) 1)北京科技大学冶金与生态学院, 北京 100083 2)首钢迁钢有限责任公司, 唐山 064400 通信作者, E-mail:lichongwei 423@yahoo.com.cn 摘 要 为了研究 RH真空处理过程脱碳反应速率及其影响因素, 并有效地控制超低碳钢在 RH真空处理过程中碳含量的变 化, 根据热力学、动力学原理建立了 RH真空处理脱碳数学模型, 通过 RH真空处理脱碳数学模型研究了内部脱碳反应深度和 脱碳速率之间的关系 .模型计算结果表明, 反应深度的变化和内部脱碳的反应速率是相对应的, 采取预真空操作, 提升了反应 深度, 淡化了前期脱碳转折点的影响, 加速了前期的脱碳反应, 并在 RH处理后期找到了内部脱碳向表面脱碳转变的时间临 界点. 关键词 炼钢;低碳钢;脱碳 ;数学模型 分类号 TF769.4 InternaldecarburizationmechanismandcontroltechnologyofRHtreatmentfor ultra-lowcarbonsteel LIChong-wei1) , CHENGGuo-guang1) , WANGXin-hua1) , ZHUGuo-sen2) , CUIAi-min2) 1)SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2)ShougangQian' anIronandSteelCo.Ltd., Tangshan064400, China Correspondingauthor, E-mail:lichongwei 423@yahoo.com.cn ABSTRACT InordertostudythereactionrateofRHvacuumdecarburizationanditsinfluencingfactors, andeffectivelycontrolthe changeincarboncontentofultra-lowcarbonsteelintheRHvacuumtreatmentprocess, amathematicalmodelofRHvacuumdecarburi￾zationwasestablishedonthebasisofthekineticandthermodynamictheories.Arelationshipbetweenthereactiondepthofinternalde￾carburizationandthedecarburizationreactionratewasstudiedbytheRHvacuumdecarburizationmodel.Thecalculatedresultsofthis modelshowthatthechangeinreactiondepthiscorrespondingtothedecarburizationreactionrate.Takingapre-vacuumoperationcan increasethereactiondepth, decreasetheimpactoftheearlydecarbonizationturningpointandacceleratethedecarburizationreactionin theearlystage.ThecriticalpointoftimefrominternaltosurfacedecarbonizationisfoundoutinthelateofRHtreatment. KEYWORDS steelmaking;lowcarbonsteel;decarburization;mathematicalmodels 收稿日期:2010--05--25 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划资助项目(No.3A13) 对于超低碳钢 , 高效 IF精炼要求碳质量分数 ≤0.003%,精炼时间控制在 15 min以内 , RH脱碳 深处理作为最主要的精炼模式 ,其脱碳反应一般考 虑发生在四个地点:真空室内钢液自由表面、氩气泡 表面、真空槽钢液内部 [ 1]与飞溅液滴表面 [ 2] .但是 , 钢液内部脱碳在整个脱碳过程中的脱碳量所占比重 最大 [ 3] , 其反应速率与真空室内钢液面下钢水碳氧 反应深度密切相关, 因此研究内部脱碳的反应深度 对研究内部脱碳机理有重要意义 .RH处理前期主 要为内部脱碳 ,后期转为表面脱碳 ,如何确定转折点 极为重要 .本文从内部脱碳反应深度角度出发, 找 到了内部脱碳向表面脱碳转变的临界点 . Kuwabara等 [ 4] 认为内部脱碳深度是随时间延 长而逐渐 降低的 , 期 间不会 出现波 动性变 化; Masamitsu等 [ 1]认为脱碳深度随时间延长会出现一 峰值 ,没有考虑钢液中气泡克服表面张力的临界压 力值 ,所得到的脱碳反应深度偏大 ,并且没有给出影 响其深度变化的工艺参数 .本文针对以上缺陷, 进 DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2011 .03 .012